У данной статьи тяжёлая история. Мне надо было сделать USB-устройства, не выполняющие никакой функции, но работающие на максимальной скорости. Это были бы эталоны для проверки некоторых вещей. HS-устройство я сделал на базе ПЛИС и ULPI, загрузив туда «прошивку» на базе проекта Daisho. Для FS-устройства, разумеется, была взята «голубая пилюля». Скорость получалась смешная. Прямо скажем, черепашья скорость.



Но я же крутой, у меня теперь есть USB-анализатор (его разработка была описана в блоке из нескольких предыдущих статей). Посмотрев логи, я понял, что похоже, знаю, почему скорость невозможно поднять, даже если STM32F103 обслуживает исключительно USB и ничего больше. Даже начал писать о результатах… Но потом решил, что кому-то это будет не интересно, а кто-то скажет, что и так это знал.

Но неожиданно, с тех пор мне по работе уже трижды приходилось пересказывать эти результаты то Заказчикам, то коллегам. Все они считали, что этот контроллер может больше. И мне приходилось вновь и вновь показывать физическую суть. Поэтому сделать документ было нужно хотя бы чтобы давать его прочесть тем, кто вновь будет говорить, что шина шустрая, контроллер быстрый… Ну, а если и делать документ, то почему бы не оформить его в виде статьи и не выложить на всеобщее обозрение?

Итак, давайте выясним, почему именно STM32F103C8T6 не может прокачать по шине USB данные на скорости 12 мегабит, заняв всю ширину предоставленного канала, и можно ли с этим что-то сделать.

С++, благодаря своей строгой типизации, может помочь программисту на этапе компиляции. На хабре уже довольно много статьей, описывающих как, используя типы, добиться этого, и это прекрасно. Но во всех, что я читал, есть один изъян. Сравним с++ подход и си подход с использованием CMSIS, привычный в мире программирования микроконтроллеров:

some_stream.set (Direction::to_periph)    SOME_STREAM->CR |= DMA_SxCR_DIR_0
   .inc_memory()                                          |  DMA_SxCR_MINC_Msk
   .size_memory (DataSize::word16)                        |  DMA_SxCR_MSIZE_0
   .size_periph (DataSize::word16)                        |  DMA_SxCR_PSIZE_0
   .enable_transfer_complete_interrupt();                 |  DMA_SxCR_TCIE_Msk;

Сразу видно, что с++ подход более читаем, и, поскольку каждая функция принимает конкретный тип, нельзя ошибиться. Си подход не проверяет валидность данных, это ложится на плечи программиста. Как правило, об ошибке узнают только при отладке. Но с++ подход не бесплатен. Фактически, каждая функция имеет своё обращение к регистру, в то время как на си сначала собирается маска из всех параметров на этапе компиляции, так как это всё константы, и записывается в регистр разом. Далее я расскажу, как попытался совместить типобезопасность с++ с минимизацией обращений к регистру. Вы увидите, это значительно проще, чем кажется.

После того, как я воплотил свою давнишнюю мечту и все-таки (хотя и с опозданием почти на 30 лет) построил Радио 86РК, некоторое время мне казалось, что на этой части моей истории поставлена вполне достойная точка.

Тем не менее, обнаружилось, что болезнь до конца не вылечена, и она вернулась еще более острым рецидивом. Наверное, сказались как неожиданно успешный опыт постройки 86РК, так и то, что у меня в ходе данного процесса образовалось довольно большое количество весьма притягательно выглядящих инструментов, приборов и деталей, которым очень хотелось найти применение.
В конце концов ломка стала нестерпимой, и мне пришлось снова взяться за паяльник, а также вспомнить некоторые другие навыки из прошлого. Что из этого получилось, можно увидеть вместе с некоторым количеством картинок и очень (повторяю – ОЧЕНЬ) большим количеством букв (и даже не букв, а страниц) дальше…